2025年，南海海洋所围绕抢占科技制高点核心目标，聚焦主攻方向，积极履行国家战略科技力量主力军职责使命，在原始创新和关键核心技术攻关等方面成果丰硕。近日，研究所组织开展了“2025年度十大科技进展”评选活动，经团队申报、所学委专家评审、全所职工、研究生线上投票，综合评选出南海海洋研究所“2025年度十大科技进展”，入选成果主要面向南海及热带大洋海洋动力过程与环境效应、热带海洋资源保护与开发、南海岛礁可持续发展、海洋环境保障系统等研究领域。公布如下：

1.全球变暖背景下海洋内潮的加速趋势及影响机理     

完成人：龚延昆、蔡树群、王春在、陈植武、许洁馨、姚玉龙

成果简介：面向全球变暖背景下海洋动力过程变化的战略需求，聚焦全球海洋内潮能量传递这一关键科学问题，揭示了内潮在气候变暖背景下呈现显著加速的新趋势，并阐明了上层海洋层结增强与环流加速在其中发挥的关键作用。

针对以往内潮研究多局限于区域尺度、缺乏长期变化分析的不足，研究团队基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）多模式数据与全球高分辨率内潮经验模型，构建了涵盖1901年至2100年的长时间序列分析框架，首次在全球尺度上系统评估了第一模态内潮传播速度的演变特征，明确了层结强化与上层环流加速对内潮加速趋势的贡献机制。研究首次阐明，全球变暖背景下内潮传播速度呈现持续加快的趋势，在历史时期（1901–2014年）与未来情景（2015–2100年）分别以每十年0.4厘米/秒和2.0厘米/秒的速率增长，全球平均增幅达10%左右，并在西北太平洋、北大西洋等多个内潮活跃海区表现尤为显著。

研究成果发表于Science子刊Science Advances，受到国内多家科研媒体的关注与报道。研究突破了传统观测数据在时空覆盖上的局限，首次揭示了全球变暖导致内潮系统性加速的长期规律。该研究在海洋内波动力过程对气候变化的响应机制领域取得重要理论进展，不仅深化了对海洋层结、环流变化与内波传播速度关联的科学认识，也为进一步评估气候变化背景下内潮能量传播、湍流混合对全球海洋环流、物质输运及生态系统的影响提供了关键科学依据。

全球海洋内潮加速趋势图

2.深海热液口起源的复杂鞭毛马达的组装与进化   

完成人：高贝乐、冯雪银、朱思琦、陈园园、李玉倩、刘嫣然、武艳敏

成果简介：细菌鞭毛作为自然界最精密的纳米机器，是海洋细菌应对极端环境、实现生态适应的核心策略。鞭毛马达的动力输出取决于定子单元的数量和稳定性，而在此纳米级微观层面，深海微生物如何通过鞭毛马达的结构演化、实现高效运动仍缺乏系统认识。本研究以深海热液口起源的弯曲菌门为对象，构建了模式菌株近乎完整的复杂鞭毛马达的原子水平的模型，揭示了其高度复杂的结构特征和组装机制。本研究揭示了位于马达胞质侧的新型结构组分FlgX，该蛋白位于定子环底部，在马达组装与稳定中发挥关键作用，拓展了对定子—转子互作机制的理解。进一步分析表明，FlgX属于四聚体PilZ家族，但不受c-di-GMP调控，代表了PilZ超家族新的功能分化。此外，本研究还解析了自1979年发现但成分长期不明的周质E环结构，证实其由17个FlgY二聚体组成，并揭示由FcpMNO与PflD构成的外围“笼状”结构存在两种不同的构象。这些复杂支架通过精密互作网络稳定多达17个定子单元，从而产生超高转矩以适应复杂环境。进化分析显示E环在细菌域中广泛存在，可能起源于细菌共同祖先；而FlgX及笼状结构则源自深海热液口祖先，后者通过招募IV型菌毛组分实现结构创新。

相关成果发表在国际知名期刊PNAS和Nature Microbiology上，研究符合“向极微观深入”这一科学发展前沿，在原子水平解析微生物纳米机器的结构和组装机制，为理解运动这一生命基础行为提供了重要理论基础。

空肠弯曲菌完整的鞭毛马达模型

3.地质记录解锁热带海洋碳汇调控新机制

完成人：颜文、黎刚、朱小畏、黄慧文、周婉秋、陈芬、徐维海

成果简介：海洋作为地球最大的活跃碳库，其碳循环是全球碳循环的关键环节。系统研究海洋碳循环的过程与机制，不仅有助于揭示海洋调节气候的内在机理，也为实现“双碳”目标下评估蓝碳潜力、研发增汇技术及制定气候治理策略提供了重要的科学支撑。研究团队聚焦于海洋碳循环中长期被忽视的两大关键问题，即热带低纬寡营养海区生产力的长期调控机制和海洋自生碳酸盐沉淀的控制机理，开展了深入研究，获得若干创新突破和认识。

针对末次冰消期Bølling-Allerød暖期大气CO₂浓度上升停滞这一科学谜题，团队系统研究了泛北太平洋（含南海）的古生产力记录，揭示了副热带-热带寡营养海区生产力受环流调控的机制，进而提出太平洋环流通过调控热带寡营养海区生产力影响大气CO₂的碳汇机制，为理解环流演化与气候变化的关联提供了新视角。

为探究墨西哥湾深部甲烷带广泛发育的自生碳酸盐岩成因，团队通过系统的锂同位素分析，发现深部硅酸盐风化是促进其形成的关键机制。在此基础上，提出有机质矿化驱动的碳‑硅耦合新机制，为揭示深海自生碳酸盐沉淀的形成提供了重要依据。

相关成果以系列文章发表于《自然》旗下期刊Communications Earth & Environment（10月刊和11月刊）以及地球科学顶级期刊Global and Planetary Change上，体现了本研究在海洋碳循环领域的重要贡献，对深入认识海洋生物碳泵和长期地质碳汇在全球气候调节中的作用具有重要意义。

末次冰消期（a：B/A暖期；b：冷事件）南大洋和北太平洋海区物理-生物地化过程及其对海气碳循环的潜在意义

4.揭秘海洋微生物的生存智慧：毒素-抗毒素系统如何操控基因转移与环境适应   

完成人：王晓雪、郭云学、古嘉瑜、林兼仲

成果简介：海洋微生物通过水平基因转移（如噬菌体与质粒介导）持续重塑其环境适应策略，深刻影响群落结构与功能。本研究聚焦于质粒与噬菌体编码的毒素-抗毒素（TA）系统，系统揭示其在基因传播、宿主‑病毒稳态及环境响应中的核心作用，取得以下创新成果：在机制层面，阐明接合型质粒通过非经典内在终止子重编程HicAB TA系统转录，强化“成瘾效应”，显著提升其在细菌群体中的传播竞争力，揭示了质粒在海洋微生物中动态维持的分子基础。在噬菌体‑宿主互作层面，首次解析多重溶原噬菌体通过“核心基因‑附属基因”对话机制：利用复制蛋白降解抗毒素、激活毒素，协调有序复制与释放，维持宿主‑病毒稳态，增强细菌生物膜适应性与致病力。同时，发现噬菌体编码的膜蛋白多肽可特异性增加宿主膜渗透性，展现其作为特异性调控因子的潜力。在环境响应层面，揭示氧化应激通过宿主OxyR蛋白直接激活前噬菌体切除的分子通路，阐明环境胁迫与基因元件活化的关键联结。上述成果从内在调控机制、宿主‑病毒互作到环境信号整合，系统阐释TA网络在海洋微生物基因转移、环境适应与群落互作中的多重功能，为认知海洋微生物生态提供了新理论框架。

相关研究成果已在Nature Communications、‌Nucleic Acids Research‌、mLife等期刊发表，获授权发明专利1项，体现了本研究在海洋微生物水平基因转移与病毒‑宿主互作领域的领先地位，对深入理解海洋微生物生态学具有重要理论价值与实践意义。

水平基因转移介导微生物的代谢与环境适应过程及机制

5.热带印度洋调控大西洋海洋热浪的机理研究   

完成人：刘衡、张磊         

成果简介：海洋极端高温事件，即海洋热浪，对热带东南大西洋（TSEA）沿岸区域的海洋生态系统能够造成严重破坏并威胁沿海居民生产生活与区域社会经济。因此，提升该区域海洋热浪的预测能力有助于提高极端事件的预警能力、降低风险损失。但目前对于热浪的形成机制仍缺乏系统认识。

通过分析观测数据，发现发生在南半球春季的正印度洋偶极子（IOD）事件能够造成南半球夏季TSEA沿岸海洋热浪发生概率提升至其他年份的6倍以上。正IOD事件通过海气过程和陆地途径使TSEA沿岸海温升高并引发海洋热浪。基于上述过程团队进一步建立了TSEA区域海洋热浪的经验预测模型，利用南半球春季IOD指数对夏季的海洋热浪进行预测。模型提前3个月预测的月均海洋热浪天数与观测结果相关性达0.63。

研究成果发表在Science Advances期刊上，阐明了印度洋对热带东南大西洋沿岸海洋热浪的影响机制，深化了对于跨洋盆相互作用的认识，为该区域的海洋极端事件预警、提升气候预测与风险防范能力提供了理论依据。

热带印度洋影响热带东南大西洋海洋热浪机制图

6.解码南海深部过程如何塑造岛群地貌与岩浆流体活动    

完成人：夏少红、苟涛、张成龙、范朝焰、赵芳、曹敬贺、万奎元

成果简介：“地球内部如何运行”被Science杂志列为全球最具挑战性的科学问题之一；国家基金委也将“地球深部与浅表系统互馈机理与效应”作为重点发展方向。南海形成于中生代古太平洋板块俯冲背景下的新生代岩石圈伸展与海底扩张，塑造了独特的岛群地貌与活跃的岩浆流体分布，是研究地球深浅部耦合演化机制的极佳场所。因此，南海深部过程如何塑造浅表岛群地貌及岩浆流体活动一直是国内外关注的前沿科学问题。

研究运用远震各向异性层析成像、深度学习三维地壳模型构建、多道反射地震信息解译等技术，系统开展了南海北部陆缘深部地幔-地壳-浅表地层的全景透视成像，提出了海南地幔柱受古俯冲物质折返影响而表现出热化学地幔柱的几何形态特征及成层式岩浆运移模式，从而奠定了南海晚新生代广泛岩浆‑流体活动的分布态势。同时，横跨南海岛群区的地壳结构揭示了“香肠状”结构特征，塑造了南海裂谷盆地与刚性碎块相间分布的空间格局。在低纬度海洋暖水环境影响下，离散碎块的线状地形高点具有较高的碳酸盐生产力，经长期加积作用最终形成了现今珊瑚岛群的展布格局。

研究创新性提出了南海岛群地貌与岩浆流体活动的深部动力机制，为理解大陆张裂过程与地表形态演化的耦合关系提供了新视角。研究成果已在具有国际重要影响力的国内期刊Science Bulletin以及地球物理领域权威国际期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth上发表。

南海北部陆缘上地幔各向异性透视成像三维立体影像图

南海“香肠状”地壳伸展过程控制岛群地貌形成演化的模式示意图

7.历史基准与未来图景：南海珊瑚礁环境演变的高精度重建与智能预测

完成人：杨红强、陶士臣、谭飞、张喜洋、孙富林、严宏强、施祺

成果简介：研究尝试打破珊瑚礁地质历史与现代生态的壁垒，通过“以古证今、数智融合”的创新视角，初步实现了南海珊瑚礁研究的全时空贯通。

在“古环境”维度，团队不仅是还原过去，更旨在为现代生态风险评估寻找历史坐标。通过高分辨率重建中全新世的海温季节性特征、海平面稳态机制 及超级古台风序列 ，团队揭示了自然背景下的气候变率；特别是对全新世珊瑚“生长停滞期”的解析 ，为预判现代珊瑚礁在未来持续升温与极端气候下的生态韧性阈值提供了关键的地质实证。

在“今生态”维度，团队将历史规律引入现代机理研究。结合微观的珊瑚白化代谢机制与宏观的珊瑚礁生态系统数值模拟 ，量化了环境压力下的退化轨迹。研发的“瑶华”多模态AI大模型 ，不仅实现了对现今珊瑚礁健康状态的高效智能感知，更成为了连接古今数据的桥梁——它推动了珊瑚礁研究从被动的“环境记录者”向主动的“全球变化模拟器”转变。

相关成果在EPSL、GPC、Coral Reefs等期刊发表论文9篇，获授权发明专利1项。初步构建了从历史演变规律到未来情景预测的全链条科学体系，有效地将地质记录的“深时”经验转化为应对全球变化的现代决策支撑。依托以上科研成果，联合央视等媒体2025年度制作21部舆宣科普视频，其中《珊瑚礁密语》海外播放量近3000万次。

历史基准与未来图景：南海珊瑚礁环境演变的高精度重建与智能预测

8.海境·涡流大模型及相关遥感业务化应用获关键突破    

完成人：杜岩、唐世林、张玉红、刘永明、王闵杨、段钦、李鑫龙、李毅能、殷建平

成果简介：围绕海洋环境智能探测与模拟，成功推动多项关键技术从方法创新走向业务化应用，形成了“智能模型-精准评估-长效监测”的协同能力。

在海洋动力智能模拟领域，自主研发并发布“海境·涡流大模型1.0”，创新性地利用海表卫星数据与人工智能技术（SwinUnet/SpadeUp模型），实现对海洋三维全流场、特别是以往难以捕捉的非平衡态流场的高精度快速重构，推动海洋流场分析进入智能现报新阶段。在资源与环境评估方面，基于42年高分辨率浪-流耦合数值模拟，首次清晰揭示海南岛周边波浪能资源在1999年前后发生的趋势性气候突变，为南海资源开发与工程设施建设提供关键科学依据。同时，攻克多源遥感数据一致性处理难题，通过独创的VOBA水深反演模型，统一了长达40年的Landsat卫星系列数据，首次实现了对南海岛礁0-10米浅水地形的高一致性时序监测，精准量化了人为活动引发的地形演变与沉积物迁移，为珊瑚礁生态保护与海域综合管理提供关键长时序空间信息支撑。在融合人工智能、数值模拟与遥感观测等方面取得了的系列创新成果，为服务国家海洋环境安全保障提供了科技支撑。构建并发布了“海境·涡流大模型1.0”；发表1区Top文章2篇、2区文章1篇、院刊文章1篇。

9.南海海草床碳储能力与稳定性变化机理   

完成人：刘松林、黄小平、任玉正、罗红雪、张霞、江志坚、吴云超

成果简介：海草床是重要蓝碳生态系统，其碳储能力对全球碳循环与气候调节具有关键作用。然而，其碳汇功能受到沉积物无机碳抵消效应、富营养化胁迫以及修复策略效率不明等多重过程的影响，相关机制尚不清晰，严重制约了对其蓝碳功能的评估与管理。针对上述科学问题，本研究系统阐明了南海海草床碳储能力的关键变化机制，并取得了系列创新性认识：（1）在碳汇抵消机制方面，通过同位素示踪技术，首次明确南海海草床沉积物无机碳主要来源于陆源或珊瑚礁跨系统输入（70%-100%），原位生成贡献低，厘清了无机碳生成对有机碳埋藏的抵消风险极为有限。（2）在碳稳定性响应机制方面，从微生物角度揭示了富营养化削弱碳存储的途径：营养盐输入通过促进特定微生物增殖，加速惰性溶解有机碳的分解；同时改变凋落物分解的微生物群落，减少惰性组分存储。（3）在碳汇提升途径方面，通过野外实验首次明确海草移植存在“密度-水深”阈值效应，在约0.9米水深、113-118株/m²的密度下，有机碳沉积效率最高，为修复工程提供了优化方案。

相关成果在Global Change Biology、Water Research、Communications Earth & Environment 等国际权威期刊发表。研究深化了对海草床碳汇形成与维持机制的理解，为南海蓝碳的精准核算、保护管理与生态修复提供了关键科学依据和实践指导。

10．粤港澳大湾区海洋热浪的垂向演化机制   

完成人：胡玉玮、王春在        

成果简介：面向保障粤港澳大湾区可持续发展的战略需求，聚焦粤港澳大湾区近海海洋热浪问题，提出了海洋热浪的连续三维能量演化和“循环记忆”新观点。针对传统海洋热浪研究以表层为主、忽视垂向结构的问题，研究团队基于多源卫星观测与再分析资料，构建了混合层热量收支框架，评估了季风风场、海气热通量及上升流系统在大湾区海洋热浪形成、发展与消亡过程中的作用，揭示了季节性大气强迫与沿岸上升流系统对海洋热浪垂向结构及其演化过程的调控机制。

研究首次阐明，粤港澳大湾区海洋热浪与季节性上升流系统在动力上高度耦合，二者共同受控于季风变化和太阳短波辐射等大气强迫，并通过风应力驱动的埃克曼输运与抽吸过程实现水柱内的垂向联结。成果首次揭示了海洋热浪在垂向上的“上下迁移”特征，指出海洋热浪并非孤立的表层极端事件。

研究成果发表于Nature子刊Communications Earth & Environment，受到国内多家科研媒体的关注与报道。该研究在热带边缘海海洋热浪动力机制领域取得重要理论突破，不仅深化了对海气相互作用与垂向过程关联的科学理解，也为粤港澳大湾区海洋热浪事件的精准预测、灾害防控及渔业管理、生态保护提供了关键科学依据。

季节性大气强迫、上升流系统与海洋热浪相互作用示意图